Джерела радіаційного випромінювання

Концентрації в  крові  довго живучих  ізотопів  надалі можуть утримуватися практично на одному рівні протягом тривалого часу внаслідок зворотного вимивання речовин, що відклалися.

Кінцевий ефект  опромінення   є   результатом   не   тільки первинного ушкодження кліток, але і наступних процесів відновлення. Передбачається, що значна   частина первинних ушкоджень у клітці виникає у виді так званих потенційних ушкоджень, що можуть  реалізовуватися у випадку відсутності відбудовних процесів.  Реалізації цих процесів сприяють процеси біосинтезу  білків  і  нуклеїнових  кислот.  Поки  реалізація потенційних ушкоджень   не   відбулася,   клітка   може   в   них "відновитися". Це,  як передбачається,  зв'язано з ферментативними реакціями й  обумовлено  енергетичним  обміном.  Вважається,  що  в основі цього явища лежить  діяльність  систем,  що  у  звичайних умовах регулюють інтенсивність природного мутаційного процесу.

Мутагенний вплив іонізуючого випромінювання вперше установили російські вчені Р.А. Надсон і Р.С. Філіппов у 1925 році в  досвідах  на дріжджах. У  1927  році  це  відкриття  було підтверджено Р. Меллером на класичному генетичному об'єкті - дрозофілі.

Іонізуючі випромінювання  здатні викликати усі види спадкоємних змін. Спектр мутацій,  індукованих опроміненням,  не відрізняється від спектра спонтанних мутацій.

Останні дослідження  Київського інституту нейрохірургії показали, що радіація навіть у малих кількостях,  при дозах у  десятки  берів, найсильнішим чином впливає на нервові клітки - нейрони. Але нейрони гинуть не від прямого впливу радіації.  Як з'ясувалося,  у  результаті впливу радіації в більшості ліквідаторів ЧАЕС спостерігається "післярадіаційна енцефлопатія". Загальні порушення в організмі під дією радіації приводить до зміни обміну речовин, що спричиняють патологічні зміни головного мозку.

ІІІ Джерела радіаційного випромінювання

Тепер, маючи уявлення про вплив  радіаційного опромінення на живі тканини, необхідно з'ясувати, у яких ситуаціях ми найбільш піддані цьому впливу.

Існує два способи опромінення: якщо радіоактивні речовини знаходяться поза організмом і опромінюють його зовні, то мова йде про зовнішнє опромінення. Інший спосіб опромінення – при влученні радіонуклідів усередину організму з повітрям, їжею і водою – називають внутрішнім.

Джерела радіоактивного випромінювання дуже різноманітні, але їх можна об'єднати в дві великі групи: природні і штучні (створені людиною). Причому основна частка опромінення (більш 75% річної ефективної еквівалентної дози) приходиться на природне тло.

3.1 Природні джерела радіації

Природні радіонукліди поділяються на чотири групи: довготривалі (уран-238, уран-235, торій-232); короткотривалі (радій, радон); довготривалі одиночні, не утворюючі сімейств (калій-40); радіонукліди, що виникають у результаті взаємодії космічних часток з атомними ядрами речовини Землі (вуглець-14).

Різні види випромінювання попадають на поверхню Землі або з космосу, або надходять від радіоактивних речовин, що знаходяться в земній корі, причому земні джерела відповідальні в середньому за 5/6 річних ефективних еквівалентних доз, одержуваної населенням, в основному внаслідок внутрішнього опромінення.

Рівні радіаційного випромінювання неоднакові для різних областей. Так, Північний і Південний полюси більш, ніж екваторіальна зона, піддані впливу космічних променів через наявність у Землі магнітного поля, що відхиляє заряджені радіоактивні частки. Крім того, чим більше віддалення від земної поверхні, тим інтенсивніше космічне випромінювання.

Іншими словами, проживаючи в гірських районах і постійно користуючись повітряним транспортом, ми піддаємося додатковому ризику опромінення. Люди, що живуть вище 2000м над рівнем моря, одержують у середньому через космічні промені ефективну еквівалентну дозу в кілька разів більшу, ніж ті, хто живе на рівні моря. При підйомі з висоти 4000м (максимальна висота проживання людей) до 12000м (максимальна висота польоту пасажирського авіатранспорту) рівень опромінення зростає в 25 разів. Зразкова доза за рейс Нью-Йорк – Париж за даними НКДАР ООН у 1985 році складала 50 мікрозівертів за 7,5 годин польоту.

Усього за рахунок використання повітряного транспорту населення Землі одержувало в рік ефективну еквівалентну дозу близько 2000 люд-зв.   

Рівні земної радіації також розподіляються нерівномірно по поверхні Землі і залежать від складу і концентрації радіоактивних речовин у земній корі. Так звані аномальні радіаційні поля природного походження утворяться у випадку збагачення деяких типів гірських порід ураном, торієм, на родовищах радіоактивних елементів у різних породах, при сучасному внесенні урану, радію, радону в поверхневі і підземні води, геологічне середовище.

За даними досліджень, проведених у Франції, Німеччині, Італії, Японії і США, близько 95% населення цих країн проживає в районах, де потужність дози опромінення коливається в середньому від 0,3 до 0,6 мілізіверта в рік. Ці дані можна прийняти за середні по світу, оскільки природні умови в перерахованих вище країнах  різні.

Є, однак, трохи “гарячих місць”, де рівень радіації набагато вище. До них відносяться кілька районів у Бразилії: околиці міста Посус-ді-Калдас і пляжі біля Гуарапари, міста з населенням 12000 чоловік, куди щорічно приїжджають відпочивати приблизно 30000 курортників, де рівень радіації досягає 250 і 175 мілізивертів у рік відповідно. Це перевищує середні показники в 500-800 разів. Тут, а також в іншій частині світла, на південно-західному узбережжі Індії, подібне явище обумовлене підвищеним змістом торія в пісках. Перераховані вище території в Бразилії й Індії є найбільш вивченими в даному аспекті, але існує безліч інших місць з високим рівнем радіації, наприклад у Франції, Нігерії, на Мадагаскару.

По території Росії зони підвищеної радіоактивності також розподілені нерівномірно і відомі як у європейській частині країни, так і в Заураллі, на Полярному Уралі, у Західному Сибіру, Прибайкаллі, на Далекому Сході, Камчатці, Північному сході.

Серед природних радіонуклідів найбільший внесок (більш 50%) у сумарну дозу опромінення несе радон і його дочірні продукти розпаду (у т.ч. радій). Небезпека радону полягає в його широкому поширенні, високої проникаючій здатності і міграційній рухливості (активності), розпаду з утворенням радію й інших високоактивних радіонуклідів. Період напіврозпаду радону порівняно невеликий і складає 3,823 доби. Радон важко ідентифікувати без використання спеціальних приладів, тому що він не має кольору чи запаху.

Одним з найважливіших аспектів радонової проблеми є внутрішнє опромінення радоном: продукти, які утворяться при його розпаді у виді дрібних часток проникають в органи дихання, і їхнє існування в організмі супроводжується альфа-випромінюванням

3.2 Джерела радіації, створені людиною (техногенні)

Штучні джерела радіаційного опромінення істотно відрізняються від природних не тільки походженням. Сильно розрізняються індивідуальні дози, отримані різними людьми від штучних радіонуклідів. У більшості випадків ці дози невеликі, але іноді опромінення за рахунок техногенних джерел набагато більш інтенсивніше, чим за рахунок природних. Нарешті, забруднення від штучних джерел радіаційного випромінювання (крім радіоактивних опадів у результаті ядерних вибухів) легше контролювати, чим природно обумовлене забруднення.

Енергія атома використовується людиною в різних цілях: у медицині, для виробництва енергії і виявлення пожеж, для виготовлення циферблатів годинників які світяться, для пошуку корисних копалин і, нарешті, для створення атомної зброї.

Основний внесок у забруднення від штучних джерел вносять різні медичні процедури і методи лікування, зв'язані з застосуванням радіоактивності. Основний прилад, без якого не може обійтися жодна велика клініка – рентгенівський апарат, але існує безліч інших методів діагностики і лікування, зв'язаних з використанням радіоізотопів.

Невідома точна кількість людей, що піддаються подібним  обстеженням і лікуванню, і дози, одержувані ними, але можна стверджувати, що для багатьох країн використання явища радіоактивності в медицині залишається чи ледве не єдиним техногенним джерелом опромінення.

У принципі опромінення в медицині не настільки небезпечно, якщо їм не зловживати. Але, на жаль, часто до пацієнта застосовуються невиправдано великі дози. Серед методів, що сприяють зниженню ризику, - зменшення площі рентгенівського пучка, його фільтрація, що забирає зайве випромінювання, правильне екранування і саме банальне, а саме справність устаткування і грамотна його експлуатація.

Через відсутність більш повних даних НКДАР ООН був змушений прийняти за загальну оцінку річної колективної ефективної еквівалентної дози, принаймні, від рентгенологічних обстежень у розвинених країнах на основі даних, представлених у комітет Польщею  і Японією до 1985 року, значення 1000 люд-зв на 1 млн. жителів. Швидше за все, для країн, що розвиваються, ця величина виявиться нижче, але індивідуальні дози можуть бути значніше. Підраховано також, що колективна ефективна еквівалентна доза від опромінення в медичних цілях у цілому (включаючи використання променевої терапії для лікування раку) для всього населення Землі дорівнює приблизно 1 600 000 люд-зв у рік.

Наступне джерело опромінення, створене руками людини – радіоактивні опади, що випали в результаті іспиту ядерної зброї в атмосфері, і, незважаючи на те, що основна частина вибухів була зроблена ще в 1950-60е роки, їхні наслідки ми випробуємо на собі і зараз.

У результаті вибуху частина радіоактивних речовин випадає неподалік від полігону, частина затримується в тропосфері і потім протягом місяця переміщається вітром на великі відстані, поступово осідаючи на землю, при цьому залишаючись приблизно на одній і тій же широті. Однак велика частка радіоактивного матеріалу викидається в стратосферу і залишається там більш тривалий час, також розсіюючись по земній поверхні.

Радіоактивні опади містять велику кількість різних радіонуклідів, але з них найбільшу роль відіграють цирконій-95, цезій-137, стронцій-90 і  вуглець-14, періоди напіврозпаду яких складають відповідно 64 доби, 30 років (цезій і стронцій) і 5730 років.

За даними НКДАР, очікувана сумарна колективна ефективна еквівалентна доза від усіх ядерних вибухів, зроблених до 1985 року, складала 30 000 000 люд-зв. До 1980 року населення Землі одержало лише 12% цієї дози, а іншу частину одержує дотепер і буде одержувати ще мільйони років.

Один з найбільш обговорюваних сьогодні джерел радіаційного випромінювання є атомна енергетика. Насправді, при нормальній роботі ядерних установок збиток від них незначний. Справа в тім, що процес виробництва енергії з ядерного палива складний і проходить у кілька стадій.

Ядерний паливний цикл починається з видобутки і збагачення уранової руди, потім виробляється саме ядерне паливо, а після  відпрацювання палива на АЕС іноді можливо вторинне його використання через витяг з нього урану і плутонію. Завершальною стадією циклу є, як правило, поховання радіоактивних відходів.

На кожному етапі відбувається виділення в навколишнє середовище радіоактивних речовин, причому їхній обсяг може сильно варіюватися в залежності від конструкції реактора й інших умов. Крім того, серйозною проблемою є поховання радіоактивних відходів, що ще протягом тисяч і мільйонів років будуть продовжувати служити джерелом забруднення.

Дози опромінення розрізняються в залежності від часу і відстані. Чим далі від станції живе людина, тим меншу дозу вона одержує.

З продуктів діяльності АЕС найбільшу небезпеку представляє тритій. Завдяки своїй здатності добре розчинятися у воді й інтенсивно випаровуватися тритій накопичується у використаній, в процесі виробництва енергії, воді і потім надходить у водойму-охолоджувач, а відповідно в прилеглі безстічні водойми, підземні води, приземний шар атмосфери. Період його напіврозпаду дорівнює 3,82 доби. Розпад його супроводжується альфа-випромінюванням. Підвищені концентрації цього радіоізотопу зафіксовано в природних середовищах багатьох АЕС.

Залишилося вказати кілька штучних джерел радіаційного забруднення, з якими кожен з нас зустрічається повсякденно.

Це, насамперед, будівельні матеріали, що відрізняються підвищеною радіоактивністю. Серед таких матеріалів – деякі різновиди гранітів, пемзи і бетону, при виробництві якого використовувалися глинозем, фосфогіпс і кальцієво-силікатний шлак. Відомі випадки, коли будматеріали вироблялися з відходів ядерної енергетики, що суперечить усім нормам. До випромінювання, що виходить від самої будівлі, додається природне випромінювання земного походження. Найпростіший і доступний спосіб хоча б частково захиститися від опромінення чи вдома на роботі – частіше провітрювати приміщення.

Підвищений вміст урану деякого вугілля може приводити до значних викидів в атмосферу урану й інших радіонуклідів у результаті спалювання палива на ТЭЦ, у котельнях, при роботі автотранспорту.

Існує величезна кількість загальновживаних предметів, що є джерелом опромінення, це насамперед, годинник з циферблатом який світиться, що дають річну очікувану ефективну еквівалентну дозу, у 4 рази перевищуючу ту, що обумовлено витоками на АЕС, а саме   2 000 люд-зв (“Радіація...”, 55). Рівносильну дозу одержують працівники підприємств атомної промисловості  й екіпажі авіалайнерів. При виготовленні таких годинників використовують радій. Найбільшому ризику при цьому піддається, насамперед, власник годинника.

Радіоактивні ізотопи використовуються також в інших пристроях які мають властивість світитися: показниках входу-виходу, у компасах, телефонних дисках, прицілах, у дроселях флуоресцентних світильників і інших електроприладів і т.д.

При виробництві детекторів диму принцип їхньої дії часто заснований на використанні -випромінювання. При виготовленні особливо тонких оптичних лінз застосовується торій, а для додання штучного блиску зубам використовують уран. Дуже незначні дози опромінення від кольорових телевізорів і  рентгенівських апаратів для перевірки багажу пасажирів в аеропортах.